(57)【要約】      （修正有）【課題】液晶パネルの開口率を高くすることができ、品質を向上することができる。【解決手段】画素電極40は、画素領域の4側にある二つのゲート線10及び二つのデータ線20と部分的に重なっている。LCDパネルの液晶分子の配列方向は配向方向90と同じである。これにより、画素電極に電圧が加わった際に、画素電極とCF基板上の共通電極の間に電気力線が生じ、液晶分子の配列方向を電気力線の方向と一致させる。よって、液晶分子の配列方向の制御可能な領域は画素領域の全範囲となり、より大きい開口率を有する。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドット反転（Dot Inversion）によって駆動されるＬＣＤパネル構造であって、
上基板と、
前記上基板に平行する下基板と、
前記上基板と前記下基板の間に位置する液晶層と、
前記上基板の下面に位置するカラーフィルター層と、
前記下基板の上面に位置する複数のゲート線と、
前記下基板の上面に位置し、前記複数のゲート線と垂直であり、二本の隣り合うゲート線と二本の隣り合うデータ線によって一つの画素領域が定義される、複数のデータ線と、
前記下基板の上面に位置し、複数の画素電極を有し、前記画素電極のそれぞれが一つの画素領域に対応し且つ部分的に前記画素領域を定義する前記データ線及び前記ゲート線と重なっている、画素電極層と、
前記下基板の上面に位置し、それぞれの薄膜トランジスタが、対応する一本のゲート線に電気的接続されるゲート電極、対応する一本のデータ線に電気的接続されるソース電極、及び、対応する一つの画素電極に電気的接続されるドレイン電極を有する、複数の薄膜トランジスタと、
前記下基板の上面に位置し、前記ＬＣＤパネルの光漏れ領域を遮蔽し、前記複数のゲート線と平行する、複数の第一不透明領域、及び、前記下基板の上面に位置し、前記ＬＣＤパネルの光漏れ領域を遮蔽し、前記複数のデータ線と平行する、複数の第二不透明領域とを備え、
前記第一不透明領域のそれぞれは、対応する画素領域の一つのゲート線の片側に位置し、前記第二不透明領域のそれぞれは、対応する画素領域の一つのデータ線の片側に位置する、ＬＣＤパネル構造。
【請求項２】
前記複数の第一不透明領域と前記複数のデータ線とが同一のレチクルで形成される、請求項１に記載のＬＣＤパネル構造。
【請求項３】
前記複数の第二不透明領域と前記複数のゲート線とが同一のレチクルで形成される、請求項１に記載のＬＣＤパネル構造。
【請求項４】
前記第一不透明領域のそれぞれが、対応する一つのゲート線と部分的に重なる、請求項１に記載のＬＣＤパネル構造。
【請求項５】
前記第一不透明領域の少なくとも一つの第一不透明領域が、対応する前記ゲート線と少なくとも二つの接続点を介して電気的接続している、請求項４に記載のＬＣＤパネル構造。
【請求項６】
前記第二不透明領域のそれぞれが、対応する一つのデータ線と部分的に重なる、請求項１に記載のＬＣＤパネル構造。
【請求項７】
前記第二不透明領域の少なくとも一つの第二不透明領域が、対応する前記データ線と少なくとも二つの接続点を介して電気的接続している、請求項６に記載のＬＣＤパネル構造。
【請求項８】
ＬＣＤパネルのＴＦＴ基板であって、
基板と、
前記基板上に位置する複数の画素ユニットとを備え、
前記画素ユニットのそれぞれが、
前記画素ユニットの４側に位置し、第１ゲート線、第２ゲート線、第１データ線及び第２データ線からなり、前記第１ゲート線と第２ゲート線が、前記画素ユニットの両側に位置し且つ互いに平行し、前記第１データ線と第２データ線が、前記画素ユニットの残りの両側に位置し且つ前記第１ゲート線及び第２ゲート線と垂直である４本の線と、
前記画素ユニット内に位置し、部分的に前記４本の線の少なくとも１本と重なっている画素電極層と、
前記画素ユニット内に位置する薄膜トランジスタと、
前記画素ユニットの４側の第１側に近いよう、該画素ユニット内に位置する第１遮光層とを有するＴＦＴ基板。
【請求項９】
前記ＬＣＤパネルが、ドット反転によって駆動される、請求項８に記載のＴＦＴ基板。
【請求項１０】
前記第１側が、前記部分的な重なりと対応する側であり、前記第１遮光層が、前記画素電極と部分的に重なっている線と部分的に重なっている、請求項９に記載のＴＦＴ基板。
【請求項１１】
前記第１遮光層が、少なくとも二つの接続点によって前記線と電気的接続している、請求項１０に記載のＴＦＴ基板。
【請求項１２】
前記接続点がレーザー光に照らされて形成される、請求項１１に記載のＴＦＴ基板。
【請求項１３】
前記画素ユニットは、前記第１側と垂直である第２側の近傍に位置し、前記第１遮光層と垂直であり、且つ、前記第２側に対応する線と部分的に重なっている第２遮光層をさらに有する、請求項９に記載のＴＦＴ基板。
【請求項１４】
前記第２遮光層が、少なくとも二つの接続点によって前記線と電気的接続している、請求項１３に記載のＴＦＴ基板。
【請求項１５】
前記接続点がレーザー光に照らされて形成される、請求項１４に記載のＴＦＴ基板。
【請求項１６】
前記第１遮光層と、部分的に前記第２遮光層と重なっている前記線とが、同一のレチクルで形成される、請求項１３に記載のＴＦＴ基板。
【請求項１７】
前記第２遮光層と、部分的に前記第１遮光層と重なっている前記線とが、同一のレチクルで形成される、請求項１３に記載のＴＦＴ基板。
【請求項１８】
ＬＣＤパネルが複数の第１遮光線と複数の画素電極とを有し、前記複数の画素電極のそれぞれが対応する画素領域の二つのゲート線及び二つのデータ線と部分的に重なり、前記第１遮光線のそれぞれが対応する画素領域の前記ゲート線及び前記データ線の内１本と平行し且つ部分的に重なっている、ＬＣＤパネルの修復方法であって、
レーザー光で前記第１遮光線の少なくとも１本を照らすことにより、該照らされた第１遮光線を少なくとも二つの接続点を介して前記線と電気的接続するＬＣＤパネルの修復方法。
【請求項１９】
前記ＬＣＤパネルが、更に前記第１遮光線と垂直な複数の第２遮光線を有し、前記複数の第２遮光線のそれぞれが、対応する画素領域の前記ゲート線及び前記データ線の内１本と平行し且つ部分的に重なっている、請求項１８に記載のＬＣＤパネルの修復方法。
【請求項２０】
更に、レーザー光で前記複数の第２遮光線の内少なくとも１本を照らすことにより、該照らされた第２遮光線を少なくとも二つの接続点を介して前記線と電気的接続する、請求項１９に記載のＬＣＤパネルの修復方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶（LCD）パネル構造とその形成方法に関し、特に、ドット反転（dot inversion）によって駆動される液晶パネル構造とその形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図1A及び図1Bは、カラーフィルター（CF）基板160と、薄膜トランジスタ（TFT）基板170と、CF基板160とTFT基板170の間に位置する液晶層150とによって構成されている従来のLCDパネルを示している。TFT基板170上には、複数の薄膜トランジスタ（TFTs）105と、ゲート線110と、データ線120と、画素電極140とが形成されている。CF基板160上には、ブラックマトリックス164と、複数のカラーフィルター162が形成されている。TFTs105のそれぞれは、主に、ゲート電極112と、ゲート絶縁層（図示せず）と、半導体層114と、ソース電極116と、ドレイン電極118とを有する。ゲート電極112は対応するゲート線110と電気的接続し；ソース電極116は対応するデータ線120と電気的接続し；ドレイン電極118は対応する画素電極140と電気的接続している。TFT105を介して画素電極140に印加する電圧により、画素電極140上にある液晶分子の配列方向は制御される。だが、従来のLCDの画素電極140は、データ線120とゲート線110が囲む範囲を完全に覆っていない。図1Aに示すように、画素電極140とゲート線110の間、画素電極140とデータ線120の間には隙間がある。即ち、ゲート線110とデータ線120は画素電極140に覆われていない。よって、前記隙間上にある液晶分子の配列方向は画素電極140に制御されることができず、前記隙間領域で光漏れという問題が生じる。
【０００３】
上述の光漏れの問題を克服するために、CF基板160における前記隙間領域に対応する領域には不透明なブラックマトリックスが形成される。図1Bは、図1Aの線1B-1B’に沿った断面図である。TFT基板170上には絶縁層172が形成され、絶縁層172上にデータ線120と画素電極140が形成され、且つ、データ線120と画素電極140は保護層104に覆われ、保護されている。CF基板160の下面にはブラックマトリックス164とカラーフィルター162が形成され、ブラックマトリックス164の位置は光漏れ領域に対応し、カラーフィルター162の位置は画素電極140の領域に対応する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のLCDパネルの構造は、ブラックマトリックス164の遮光構造を用いて光漏れの問題を解決している。しかし、LCDパネルを組み立てる時、CF基板160とTFT基板170の相対位置の組立精度は良くない。よって、組み立て時の誤差によって光漏れを完全に遮断できないことがないように、画素電極140とゲート線110の間、画素電極140とデータ線120の間の隙間の面積に対し、かなり大きい面積を有するブラックマトリックス164が必要とされる。しかし、大面積のブラックマトリックス164はLCDパネルの開口率を下げることになる。よって、アメリカ特許番号6476882には、TFT基板170上に形成された遮光構造が開示されている。図1Cは、アメリカ特許番号6476882のLCDパネルにあるTFT基板の構造を示す。本発明では、TFTのソース／ドレインの定義は一般的な定義によるものとし、上述した発明の明細書における定義とは異なる。このようなLCDパネル構造では、TFT基板上には不透明な遮光層（light-shielding layer）125が形成されている。各素子の形状と相対位置をより明確に示すため、画素電極140、データ線120及び突起122に覆われた遮光層125の部分は点線によって示す。リソグラフィ工程の精度はLCDパネルの組立精度よりも高いため、遮光層125の面積は図1Bのブラックマトリックス164よりも小さい。よって、ブラックマトリックスの代わりに遮光層を用いることによって、開口率を高めることができる。更に、遮光層は、データ線が切れた場合に、遮光層と突起を接続することによって修復することも可能となる。
【０００５】
しかし、上述のLCDパネルでは、二本の隣り合うゲート線と二本の隣り合うデータ線によって定義される一画素領域内において、画素電極とゲート線の間、画素電極とデータ線の間に、隙間が存在している。このため、CF基板上のブラックマトリックスを遮光構造に用いても、或いは、TFT基板上の不透明遮光層を遮光構造に用いても、遮光構造を画素領域の4側に形成する必要がある。よって、開口率は依然として影響されて、LCDパネルの品質を向上することが出来ない。
【０００６】
これら従来技術においてはは、LCDパネル構造に問題及び欠点がある。本発明の一つの目的は、高い開口率を有するLCDパネル構造を提供し、LCDパネルの品質を向上することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、TFT基板上に不透明な遮光層を形成することによって、組立精度が低い問題を避け、LCDパネルの開口率を高めることにある。
【０００８】
本発明の更なる目的は、対応する遮光層によって切れたゲート線やデータ線を修復することによって、不良率を下げることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述のように、本発明は、ドット反転によって駆動されるLCDパネル構造を提供する。当該LCDパネル構造は、上基板と、下基板と、液晶層と、カラーフィルター層と、複数のゲート線と、複数のデータ線と、画素電極層と、複数の薄膜トランジスタと、複数の第一不透明領域とを有する。前記上基板と前記下基板は互いに平行する。前記液晶層は前記上基板と前記下基板の間に位置する。前記カラーフィルター層は、前記上基板の下面に位置する。前記複数のゲート線は、前記下基板の上面に位置する。前記複数のデータ線は、前記複数のゲート線と垂直であるように、前記下基板の上面に位置し、二本の隣り合うゲート線と二本の隣り合うデータ線によって一つの画素領域が定義される。前記画素電極層は、前記下基板の上面に位置し、また、前記画素電極層は複数の画素電極を有し、各画素電極は一つの画素領域に対応し、各画素電極は画素領域を定義する前記データ線及び前記ゲート線と部分的に重なっている。前記複数の薄膜トランジスタは、前記下基板の上面に位置し、それぞれの薄膜トランジスタは、対応する画素領域内または対応する一ゲート線上に位置し、ゲート電極、ドレイン電極、及びソース電極を有する。前記ゲート電極は、対応する一ゲート線と電気的接続し、前記ソース電極は、対応する一データ線と電気的接続し、前記ドレイン電極は、対応する一画素電極と電気的接続する。前記複数の第一不透明領域と複数の第二不透明領域は、前記下基板の上面に位置し、前記LCDパネルの光漏れ領域を遮蔽し、前記複数の第一不透明領域は前記複数のゲート線と平行し、前記複数の第二不透明領域は前記複数のデータ線と平行する。この場合、各第一不透明領域は、対応する画素領域における一ゲート線の片側に位置し、各第二不透明領域は、対応する画素領域における一データ線の片側に位置する。
【００１０】
本発明は、またLCDパネルのTFT基板を提供する。前記TFT基板は、基板と、基板上に位置する複数の画素ユニットとを有する。前記複数の画素ユニットは、それぞれ4本の線と、画素電極層と、薄膜トランジスタと、第1遮光層とを有する。前記4本の線は、該画素ユニットの4側に位置し、第1ゲート線、第2ゲート線、第1データ線及び第2データ線からなる。前記第1ゲート線と第2ゲート線は、該画素ユニットの両側に位置し、互いに平行し、また、前記第1データ線と第2データ線は、該画素ユニットの残りの両側に位置し、前記第1ゲート線及び第2ゲート線と垂直である。前記画素電極層は、該画素ユニット内に位置し、前記4本の線の少なくとも1本と部分的に重なっている。前記薄膜トランジスタは、該画素ユニット内に位置する。前記第1遮光層は、該画素ユニットの4側の第1側に近いよう、該画素ユニット内に位置する。
【００１１】
本発明は、更にLCDパネルの修復方法を提供する。前記LCDパネルは、複数の第1遮光線と、複数の画素電極とを有し、前記複数の画素電極は、それぞれが対応する画素領域の二つのゲート線及び二つのデータ線と部分的に重なり、また、第1遮光線はそれぞれ一画素領域に対応し、ゲート線及びデータ線の1本と平行し、部分的に重なっている。前記方法は、レーザーによって前記第1遮光線の少なくとも1本を照らし、前記第1遮光線を少なくとも二つの接続点を介して前記線に電気的接続するステップを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態の幾つかの例を以下に詳細に記述する。しかし、当然ながら、本発明は、明示的に記述したもの以外の他の実施形態においても幅広く実施できるものであり、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲に定める場合を除き、特に制限されない。
【００１３】
更に、異なる素子の部品は実物大で示されていない。また、本発明の説明及び理解を明確にするため、関連する部品の寸法は誇張されている場合もあり、関連しない部分は示されていない場合もある。
【００１４】
LCDパネルの開口率を高めるために、本発明のLCDパネルは、対応する画素領域にあるゲート線又はデータ線と部分的に重なっている画素電極を有する。図2Aに示すように、それぞれの画素電極40は、画素領域の4側にある二つのゲート線10及び二つのデータ線20と部分的に重なっている。データ線20と、画素電極40と、ゲート線10、データ線20及び画素電極40が互いに重なっている部分とについては、ゲート線10との相対位置関係を明瞭にするために点線で表し、且つ、図面を簡潔にするため、一つの画素電極40のみが示されている。LCDパネルの液晶分子（図2Aには図示せず）の配列方向は配向方向90と同じである。これにより、画素電極に電圧が加わった際に、画素電極とCF基板上の共通電極の間に電気力線が生じ、液晶分子の配列方向を電気力線の方向と一致させる。よって、液晶分子の配列方向の制御可能な領域は画素領域の全範囲となり、本発明のLCDパネルは従来のLCDパネルに比べてより大きい開口率を有する。
【００１５】
LCDパネルが周期的に切替わる極性を持つ電圧で駆動されることによって生じるフリッカー現象を防ぐため、大部分のLCDパネルは複数のドメイン（domain）に分けられ、二つの隣り合うドメインに印加される電圧の極性が逆である（例えば、ドット反転）。これにより、人間はいつも平均した輝度を持ち、フリッカー現象のない映像が見える。本発明は、上述のように、ドメイン反転（domain inversion）方法で駆動されるLCDパネルに適し、特に、ドット反転で駆動される液晶パネルに適用する。以下に、ドット反転で駆動されるLCDパネルを実施形態として本発明を説明する。
【００１６】
図2Bは、図2Aの線2B-2B’に沿った断面図である。図2Bに示すように、ドット反転で駆動されるLCDパネルでは、それぞれ隣り合う二つの画素電極40の駆動電圧の極性が逆になっており、隣り合う画素電極40の間には、電気力線54が生じる。一部の先行技術においてTFT基板と称される下基板70上には絶縁層72が形成される。絶縁層72上には保護層74に覆われた複数のデータ線20が形成され、保護層74上には複数の画素電極40が形成されている。LCDパネルのプレチルト配向により、液晶分子52は配向方向90に沿って配列されている。配向方向90の成分90’は、線2B-2B’に沿った成分である。よって、図2Bにおいて、二つの画素電極40の間における電気力線54がより強い領域では、液晶分子52は、電気力線54の影響によって、プレチルト配向方向と逆である方向に配列する。電気力線54がより強い領域にある液晶分子52の配列方向は変化する。一方、電気力線54がより弱い領域にある液晶分子52は、プレチルト配向構造の影響によって、配向方向に沿って配列する。このため、液晶分子52の配列方向は不連続ではない。配向方向が異なる境界領域では、光が液晶分子52の制御を受けないよう容易に通過することが明らかである。そのため、バックライト・モジュールの光80が下基板70を経由して、液晶分子の不連続の配列方向が発生する境界領域を通過して、当該領域で光漏れが生じる。
【００１７】
図2Cは、ドット反転で駆動されるLCDパネル構造の光漏れ領域100の概略図である。同様に、図面の簡潔さを期するため、図2Cには一つの画素電極40のみが示されている。明らかに、光漏れ領域100は、二本の隣り合うゲート線及び二本の隣り合うデータ線が定義する画素領域の4側の内の2側に存在する。よって、図2Dに示すように（データ線とゲート線の交差点近傍にあるTFTsは図示せず）、各画素領域の光漏れ領域100上に不透明な遮光層15と25を形成することにより、上述の光漏れの問題を回避することができ、LCDパネルのコントラストを高めることができる。
【００１８】
図2Eは、図2Dの線2E-2E’に沿った断面図である。LCDパネル構造は、主に、上基板60（一部の先行技術ではCF基板と称される）と、上基板60に平行する下基板70と、上述の両基板の間に位置する液晶層50とによって構成される。上基板60上にカラーフィルター層62が形成されている。下基板70の上面には複数のデータ線20と複数のゲート線10（図2Fに示す）と、複数の画素電極40と、複数の遮光層25と、絶縁層72と、保護層74と、複数の薄膜トランジスタ（図示せず）とが形成されている。各画素電極40の部分領域はデータ線20と重なっている。遮光層25はそれぞれ下基板70上に形成され、絶縁層72に覆われている。なお、遮光層25の位置は、対応する一データ線20の側辺上にあり、液晶分子の配列方向が不連続の境界領域に対応し、データ線20近傍の光漏れ領域100を遮蔽している。さらに、遮光層25はデータ線20と部分的に重なっている。遮光層25はデータ線20の後又は前（即ち、上又は下）に形成できる。遮光層25はデータ線20の前（即ち、下）に形成することが好ましく、これにより、遮光層25とゲート線10は同じレチクルで形成することができる。言い換えれば、新たな製造工程を加えることなく、マスクのパターンを変化させるだけで遮光層25を形成でき、このため、遮光層25の形成はLCDパネルのコストを殆ど増やさない。
【００１９】
図2Fは、図2Dの線2F-2F’に沿った断面図である。同様に、LCDパネルは、主に、上基板60と、上基板60に平行する下基板70と、液晶層50と、カラーフィルター層62と、複数のゲート線10と、複数の画素電極40と、複数の遮光層15と、絶縁層72と、保護層74と、複数の薄膜トランジスタ（図示せず）とによって構成される。遮光層15は、対応する一ゲート線10の側辺上に形成され、液晶分子の配列方向が不連続の境界領域に対応し、ゲート線10近傍の光漏れ領域100を遮蔽する。更に、遮光層15はゲート線10と部分的に重なっており、ゲート線10の後又は前（即ち、上又は下）に形成されることができる。遮光層15はゲート線10の上に形成されることが好ましく、それによって遮光層25とデータ線20は同じレチクルで形成できる。
【００２０】
遮光層15と25は、遮光の機能以外にも、切れたゲート線10とデータ線20の修復や、他の電気的な問題の修復に用いることが出来る。図2Gに示すように、ゲート線10とデータ線20の断線部分18と28の両側において、レーザー光でゲート線10／遮光層15／データ線20／遮光層25の重なる領域を照らす。それにより、この照らされた重なる領域は、融けて互いに電気的接続し、一つまたは複数の接続点19と29を形成する。ゲート線10と遮光層15（及びデータ線20と遮光層25）が、それぞれ接続点19（及び接続点29）を介して電気的接続する。これにより、ゲート線10とデータ線20上の信号は遮光層15と25を経由して伝送することができるため、遮光層15と25は断線を修復する機能を備える。
【００２１】
具体的な実施形態を図示し説明したが、添付の特許請求の範囲により限定されるものから逸脱しない程度の各種の修正があっても良いことは当業者にとって自明である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】従来技術におけるLCDパネル構造の概略図である。
【図１Ｂ】図1Aの線1B-1B’に沿った断面図である。
【図１Ｃ】従来技術における、遮光層を有するTFT基板の概略図である。
【図２Ａ】高い開口率を有するLCDパネル構造の概略図である。
【図２Ｂ】図2Aの線2B-2B’に沿った断面図である。
【図２Ｃ】図2Aの液晶パネルの光漏れ領域の概略図である。
【図２Ｄ】本発明の実施形態のLCDパネル構造の概略図である。
【図２Ｅ】図2Dの線2E-2E’に沿った断面図である。
【図２Ｆ】図2Dの線2F-2F’に沿った断面図である。
【図２Ｇ】本発明のLCDパネルにおける断線修復の説明図である。
【図１Ａ】
2005326834.tif 000003
【図１Ｂ】
2005326834.tif 000004
【図１Ｃ】
2005326834.tif 000005
【図２Ａ】
2005326834.tif 000006
【図２Ｂ】
2005326834.tif 000007
【図２Ｃ】
2005326834.tif 000008
【図２Ｄ】
2005326834.tif 000009
【図２Ｅ】
2005326834.tif 000010
【図２Ｆ】
2005326834.tif 000011
【図２Ｇ】
2005326834.tif 000012
【外国語明細書】
2005326834000001.pdf